基于RISC技术的8位微控制器设计(2)

　　⑥ CTRL控制单元(Control Unit)。整个MCU的控制中心，主要控制流水线操作、数据总线的控制和程序计数器的转移。另外，还包括中断、计数器和堆栈控制。

　　⑦ 其它。定义了1组数据输入端口、2组数据输出端口，数据位宽均为8位；2个外部中断输入INT0和INT1；1个8位计数器TIMER；7级程序堆栈Stack，可实现7级子程序调用；1个8位的程序状态控制寄存器PSW。各位功能如表1。

表1 PSW各位功能

3 流水线技术

3.1 三级流水线结构

　　微控制器采用取指(IF)、执行(EX)、回写(WB)三级流水线结构，如图2。各阶段的主要功能为：

取指级——从程序存储器中取出一条指令，同时进行指令译码，准备寄存器、存储器的读地址，读/写控制信号；

执行级——数据输入ALU单元运算，同时准备寄存器或存储器的写地址；

回写级——将ALU输出的运算结果写入寄存器或存储器中。

3.2 流水线竞争及解决

　　控制竞争，由程序PC 指针值的改变引起。当执行跳转指令时，PC指针值要到执行级才能改变，这将会使下一拍的取指操作出错。这时必须由硬件插入一条空操作NOP指令，等待P